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文檔簡介
第二講運放及其典型應(yīng)用第1頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月2、集成運放的主要技術(shù)指標(biāo):
速度、精度、增益和噪聲抑制能力、電源四大類a、增益帶寬乘積GBW GBW=Avd?fHAvd為中頻開環(huán)差模增益,fH為上限截止頻率(-3dB)第2頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月以TL064為例,若上圖中fH=10Ηz,Avd增益為100dB,即
100000倍
故GBW=10×=Ηz=1MΗz,所以該運放的單位增益頻率為fT=1MΗz,若此運放在應(yīng)用中接成閉環(huán)增益為20dB,則此時的上限頻率:fH=100kΗz如:NE5532A,它的GBW=10MΗz.b、擺率(轉(zhuǎn)換速率SlewRate)
第3頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月SR表示運放所允許的輸出電壓Vo對時間變化率的最大值。對于LM324,其SR=0.5V/μs,當(dāng)輸入信號頻率為f=100kΗz時,其最大不失真輸出電壓:通用運放的SR一般為1-10V/μs,而高速運放可達1000V/μs.如LM324:它的SR=0.5V/μs.如把LM324接成電壓跟隨器,當(dāng)輸入電壓超過0.8V時,則它的輸出會出現(xiàn)失真。第4頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月c、共模抑制比CMRR此指標(biāo)表示集成運放對共模信號的抑制能力(共模信號通常是一種干擾信號)。定義為:
d、最大輸入和輸出電壓范圍輸入電壓:(V-)+5to(V+)-5輸出電壓:(V-)+4to(V+)-4第5頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月e、輸入失調(diào)電壓UioUio=Uo/Gain輸入失調(diào)電壓是加在兩輸入端之間,使輸出為零所需要的電壓。輸入失調(diào)電壓與外電路無關(guān),由運放自身性能所決定。第6頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月f、溫漂電壓:Uio/℃單位溫度變化所引起的輸入失調(diào)電壓。如:LM324,它的溫漂為±1μV/℃。g、輸入偏置電流Ib是兩個輸入電流之和的一半。
第7頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月
ΔUi=Ib+·R1-Ib-·R2,因為Ib+跟Ib-很接近,故ΔUi=(R1-R2)Ib+,故當(dāng)R1≠R2時,由于輸入偏置電流的存在,而產(chǎn)生較大的誤差電壓。如:LM324運放,Ib=20nA,若取R1=10KΩR2=9KΩ則:Ib=(Ib++Ib-)/2第8頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月若放大器的閉環(huán)增益為100,則由偏置電流所引起的輸出端誤差:ΔUo=10μV×100=1mVh、靜態(tài)電流IQ=2.5mA(OPA324),IQ=0.024mA(OPA277) IQ=0.8mA(LM324)i、電源電壓例:OPA324:±5V~±18VLM358:+3V~32J、輸入阻抗和輸出阻抗對于放大器輸入阻抗大,則對前級影向小。輸出阻抗小,意味著運放帶負(fù)載能力強。K、輸出電流如LM358,Io+=20mA,Io-=30mA第9頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月3、典型運放介紹A、通用運放第10頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月第11頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月第12頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月第13頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月第14頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月B、軌至軌輸出放大器第15頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月第16頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月常用運放一覽表第17頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月運放主要生產(chǎn)商:A、WWW.ANALOG.COMB、WWW.TI.COMC、WWW.NATIONAL.COMD、WWW.ST.COME、WWW.ONSEMI.COM第18頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月二、消除放大電路零位誤差的幾種方法1、選用具有零位調(diào)整的運放。2、在放大器輸入端加一偏置電路。3、單電源供電的放大電路,主要加一完全對稱的放大電路,并且把其中一路接地。運放選用同一芯片內(nèi)的運放,以便消除溫飄的影響。第19頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月
三、儀器放大器儀器放大器又稱數(shù)據(jù)放大器:是一種高性能放大器,它一般具有高增益、高共模抑制比、高精度、高速等特點。儀器放大器常用在輸入級作信號處理。
1.普通運放構(gòu)成的儀器放大器第20頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月A1和A2產(chǎn)生的輸出電壓
第21頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月如輸出級完全對稱,則要求:R4//R6=R7//R5
故改變R1,即改變放大器增益Ad
U0=如令R2=R3,R4=R5=R6=R7,則Ad=
第22頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計要點:a、A1和A2級可設(shè)計成高增益,而不致引起較大的直流失調(diào)。b、輸出級A3盡量用小電阻,以便減少直流失調(diào)(Ib引起的)c、
R4~R7阻值要盡可能相等d、A1和A2要選同一芯片上雙運放,這樣可利用電路的對稱性減少溫漂引起的影響。第23頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月2、集成運放INA128,INA129介紹第24頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖:第25頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月第26頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月第27頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月第28頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月第29頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月四、可編程增益放大器1、用數(shù)控電位器構(gòu)成可編程增益放大器由于U0=故改變RW可改變放大器的增益
第30頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月數(shù)控電位器X9312技術(shù)參數(shù):Vcc=5V,Ic=1mAR=50k?電位器可調(diào)級數(shù):100級,阻值存貯按鍵式3線控制/CS/INCU//D阻值LPulseH升LPulseL降H不變第31頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月第32頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月第33頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月第34頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月第35頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月2.集成可編程增益放大器介紹(PGA204)
A1A0=00,G=1A1A0=01,G=10A1A0=10,G=100A1A0=11,G=1000第36頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月第37頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月第38頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月第39頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月五、隔離放大器在醫(yī)用儀器等產(chǎn)品中需要對被測信號進行電氣隔離,電氣隔離有兩種:a、
用光耦隔離,用于低頻b.用變壓器磁隔離,用于高頻1、用線性光耦隔離TIL300技術(shù)指標(biāo):BW:200KHzVF=1.25VIFmax=50mA 隔離電壓3500V線性度:3‰第40頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月K1=
=
這里K3=1,由手冊給定。而IF=1nA~20mA。經(jīng)實測全量程內(nèi)(0~2.5V)線性度在0.2%內(nèi)。
設(shè):第41頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月2、專用隔離放大器(AD210)
第42頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月第43頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月第44頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用電路:第45頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月六、精密度整流電路
一般二極管硅管壓降為0.7V,鍺管為0.3V,肖特基二極管壓降為0.2V.并且從二極管轉(zhuǎn)移特性可知,它是非線性的。因此在實際的交直轉(zhuǎn)換電路中,若直接用二極管整流將造成嚴(yán)重的非線性。為此用運放構(gòu)成有源整流電路,實現(xiàn)精密線性整流。所整流的信號大小為:0.7V/Av;若取Av=1000,則能對0.7mV的信號進行線性整流是完全可能的。第46頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月1、反向精密半波整流器當(dāng)Ui為正半周時,ΔU<0,Uout<0,故D1截止,D2導(dǎo)通.故:Uo=當(dāng)Ui為負(fù)半周時,D1導(dǎo)通,D2截止。故:Uo=0;第47頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)D1和D2紅線接法為反相負(fù)極性選擇。
第48頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月2、同相精密半波整流器當(dāng)Ui>0時,為正半周,D1截止,D2導(dǎo)通。Uo=當(dāng)Ui<0時,為負(fù)半周,D1導(dǎo)通,D2截止。Uo=0此時無反饋,變成比較器,故U+≠U-如構(gòu)成反饋,則U+=U-.第49頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月信號本身和它的反相半波整流信號以1比2的比例組合在一起,故:V0=--(R5/R4)*VI--(R5/R3)*VHWVHW為半波整流輸出由于VI>0時,VHW=--(R2/R1)VIVI<0時,VHW=0所以:V0=AP*VIVI>0VV0=--AN*VIVI<0V式中AN=R5/R4AP=R2R5/R1R3--AN令:AN=AP=A故:V0=A*VIVI>0V0=--A*VIVI<03、全橋整流電路VHWVIVO第50頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年2月第51頁,課件共54頁,創(chuàng)作于2023年
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